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Gebiet der Erfindung
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Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung betreffen eine Beschleuniger-Installationseinstellvorrichtung für einen Stehwellen-Elektronenlinearbeschleuniger, insbesondere für zerstörungsfreie Prüfungen und für das Gebiet der Strahlenmedizin, wobei der Beschleuniger als Strahlungsquelle Röntgenstrahlen aussenden kann.
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Hintergrund der Erfindung
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1 zeigt ein Blockdiagramm mit einem herkömmlichen Stehwellen-Beschleunigungssystem. Wie in 1 gezeigt, gibt ein Steuersystem 1 einen System-Synchronimpuls und dann einen Strahlenaussendebefehl aus. Der Strahlenaussendebefehl ist ein Befehl zum Anlegen einer Hochspannung. Nach dem Empfangen des Strahlenaussendebefehls schaltet sich ein Hochspannungsschütz ein, und ein Impulsmodulator 2 zum Erzeugen eines Impulssignals erzeugt aufgrund eines getriggerten Steuersignals einen Hochspannungsimpuls. Der Hochspannungsimpuls wird an einen Impulstransformator 3 in der Röntgenvorrichtung gesendet und erhöht dann mittels des Impulstransformators die Spannung, die in zwei Hochspannungszweige für eine Mikrowellenquelle (ein Magnetron 4) und eine Elektronenstrahlkanone 6 geteilt wird. Die Mikrowellenquelle erzeugt Mikrowellen in dem ersten Impuls-Hochspannungszweig. Die Mikrowellen werden über ein Mikrowellen-Übertragungssystem zu einer Beschleunigungsröhre 7 übertragen, die ein stabiles elektrisches Beschleunigungsfeld in der Beschleunigungsröhre 7 erzeugt, während die Elektronenstrahlkanone einen Elektronenstrahlenstrom in einem anderen Impulshochspannungszweig aussendet. Der Elektronenstrahlenstrom fließt in die Beschleunigungsröhre 7 und wird von dem elektrischen Beschleunigungsfeld in der Beschleunigungsröhre 7 beschleunigt, sodass ein energiereicher Elektronenstrahlenstrom zum endgültigen Ausrichten der beschleunigten Elektronenstrahlen entsteht. Die Röntgenstrahlen, die durch das Ausrichten der Elektronenstrahlen erzeugt werden, erzeugen eine festgelegte Dosisleistung des Beschleunigers, sodass er für nichtzerstörende und Strahlungsfelder usw. breite Anwendung finden kann.
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Bei dem herkömmlichen Arbeitsablauf des Stehwellen-Beschleunigungssystems sind vom Ausgeben des Beschleuniger-Strahlenaussendebefehls bis zur stabilen Dosisleistung der von dem Beschleuniger erzeugten Röntgenstrahlen folgende Schleifen erforderlich:
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Weiche Inbetriebnahme
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Um das Magnetron zu schützen, steigt die von dem Impulsmodulator erzeugte Impulshochspannung bei der Inbetriebnahme allmählich an, aber nicht bis zur Volllast. Es vergehen etwa 500 ms von der Erzeugung der Impulshochspannung bis zur Volllast. Dadurch steigt die Dosisleistung der von dem Beschleuniger erzeugten Röntgenstrahlen langsam an.
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Frequenzstabilisierung durch automatische Frequenzregelung (AFC)
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Wenn der Beschleuniger Strahlungsstrahlen aussendet, insbesondere wenn die Wiederholungsfrequenz hoch ist, ändert sich durch die interne Mikrowellenleistung die Temperatur der Beschleunigungsröhre, und die Temperaturänderung des Beschleunigers führt zu einer Änderung der Eigenfrequenz. Mit einer AFC-Frequenzstabilisierungsvorrichtung in dem Stehwellen-Beschleunigungssystem wird gewährleistet, dass die Ausgangsfrequenz des Magnetrons der Eigenfrequenz der Beschleunigungsröhre entspricht, um einen stabilen Langzeitbetrieb des Beschleunigungssystems sicherzustellen. Die AFC-Frequenzstabilisierungsvorrichtung gibt entsprechende Einstellbefehle aus, indem sie Mikrowellen-Informationen an verschiedenen Positionen des Mikrowellen-Übertragungssystems erhält und analysiert, ob die Ausgangsfrequenz des Magnetrons mit der Eigenfrequenz der Beschleunigungsröhre übereinstimmt, sodass durch Einstellen von Vorrichtungen in dem Magnetron die Ausgangsfrequenz des Magnetrons mit der Eigenfrequenz der Beschleunigungsröhre übereinstimmt. Wenn an den Beschleuniger eine Hochspannung angelegt wird und er Strahlungsstrahlen aussendet, gelangen die Mikrowellen in die Beschleunigungsröhre, in der ein elektrisches Feld entsteht, während die Beschleunigungsröhre mit sich ändernder Temperatur Energie verbraucht, was zu einer Änderung der Eigenfrequenz führt. Die AFC-Frequenzstabilisierungsvorrichtung wird in Betrieb gesetzt, und das System wird durch wiederholtes Einstellen der Vorrichtung stabilisiert, sodass eine stabile Dosisleistung entsteht. Dieser Prozess erfordert Zeit, die normalerweise in dem Bereich von 500 ms bis 5 s liegt.
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2 ist ein Zeitdiagramm von 1, das einem herkömmlichen Beschleuniger entspricht. Aus dem Zeitdiagramm von 2 geht hervor, dass eine Beschleunigerstrahlenstrom-Impulsstabilisierungszeit T3 die Summe der Weiche-Inbetriebnahme-Zeit T1 und der AFC-Einstellzeit T2 ist.
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Aufgrund des Vorhandenseins der Schleifen der weichen Inbetriebnahme und der AFC-Frequenzstabilisierung usw. dauert also bei dem vorhandenen Stehwellen-Beschleunigungssystem die Zeit vom Senden des Strahlenaussendebefehls des Beschleunigers bis zu einer stabilen Dosisleistung des Beschleunigers normalerweise 0,5 Sekunden bis 5 Sekunden. Da die Zeitverzögerung lang und nicht konstant ist, wird sie nicht an die Umstände angepasst, wenn ein schnell-ansprechender Beschleuniger benötigt wird, was nachteilig für die breite Anwendung des Stehwellen-Beschleunigers ist.
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Aus der
US 5 744 919 A ist ein Stehwellen-Linearbeschleuniger bekannt mit:
- • einer Mikrowellenvorrichtung, die so gestaltet ist, dass sie Mikrowellen erzeugt;
- • einer Elektronenstrahlen-Aussendevorrichtung, die so gestaltet ist, dass sie Elektronenstrahlen aussendet;
- • einer Beschleunigungsvorrichtung, die so gestaltet ist, dass sie die von der Mikrowellenvorrichtung erzeugten Mikrowellen empfangt und ein elektrisches Mikrowellenfeld erzeugt, dass sie die von der Elektronenstrahlen-Aussendevorrichtung erzeugten Elektronenstrahlen beschleunigt und dass sie die Ausrichtung der beschleunigten Elektronenstrahlen so durchführt, dass Röntgenstrahlen ausgesendet werden;
- • einer Synchronvorrichtung, die so gestaltet ist, dass sie ein Synchronimpulssignal erzeugt;
- • einer Strahlen-Schnellaussendevorrichtung, die so gestaltet ist, dass sie das von der Synchronvorrichtung erzeugte Synchronimpulssignal empfangt,
- • wobei die Mikrowellenvorrichtung schon vor dem Betrieb der Elektronenstrahlen-Aussendevorrichtung arbeitet und aufgrund des Synchronimpulssignals Mikrowellen erzeugt und die Strahlen-Schnellaussendevorrichtung die Elektronenstrahlen-Aussendevorrichtung so ansteuert, dass sie Elektronenstrahlen aussendet, so dass die Beschleunigungsvorrichtung Röntgenstrahlen aussendet.
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Eine Vorrichtung mit Gehäuse und Führungsschienen fiir ein Röntgenstrahlungsgerät zum Durchführen von zerstörungsfreien Materialtests ist aus der
WO 02/018 958 A2 bekannt.
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Aus der
US 6 844 689 B1 ist die Verwendung einer AFC-Frequenzstabilisierungsvorrichtung für eine Mikrowellenquelle bekannt, die so gestaltet ist, dass sie eine Mikrowellen-Ausgangsfrequenz der Mikrowellenquelle mit einer Eigenfrequenz der Beschleunigungsvorrichtung in Übereinstimmung bringt.
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Aus der
WO 2004/030 162 A2 ist ein Linearbeschleuniger zur Erzeugung von Röntgenstrahlung zur zerstörungsfreien Materialprüfung bekannt.
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Der Erfinder entwickelt ein Prüfsystem für Container und große Ladungen mit einem Stehwellen-Elektronenlinearbeschleuniger und stellt es her. Das Schnellprüfsystem für Container und Container-Lastkraftwagen ist so gestaltet, dass das zu prüfende Fahrzeug stetig und schnell durch eine Prüfstrecke fahren kann. Nachdem das System den vorderen Fahrzeugteil umgangen hat, wird ein Strahlenaussendebefehl an den Beschleuniger gesendet, der verlangt, dass der Strahlungsstrahl keine Dosisleistung hat, wenn das System den vorderen Fahrzeugteil umgeht, um die Sicherheit des Fahrers zu gewährleisten. Und wenn der Strahlenaussendebefehl gesendet wird, entsteht sofort eine stabile Dosisleistung, wodurch der Bereich der Fahrerkabine des Lastkraftwagens schnell und gründlich geprüft wird. Die Ansprechzeit beträgt normalerweise etwa 100 ms. Daher benötigt das System ein neuartiges schnell-ansprechendes Beschleunigungssystem als Strahlungsquelle.
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Kurze Darstellung der Erfindung
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Um die Mängel des Standes der Technik zu beheben, ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen schnell-ansprechenden Stehwellen-Elektronenlinearbeschleuniger, ein Verfahren zur Steuerung des schnellen Aussendens von Strahlen durch diesen Beschleuniger und eine Installationseinstellvorrichtung hierfür zur Verfügung zu stellen. Um das Ziel des schnellen Ansprechens zu erreichen, wird einem Energiesystem einer Elektronenstrahlkanone ein Mikrowellen-Energiesystem vorgeschaltet.
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Die vorliegende Erfindung wird bereitgestellt, um die vorgenannten Ziele zu erreichen, das heißt, es wird ein Stehwellen-Linearbeschleuniger bereitgestellt, der Folgendes aufweist: eine Mikrowellenvorrichtung, die so gestaltet ist, dass sie Mikrowellen erzeugt; eine Elektronenstrahlen-Aussendevorrichtung, die so gestaltet ist, dass sie Elektronenstrahlen aussendet; eine Beschleunigungsvorrichtung, die so gestaltet ist, dass sie die von der Mikrowellenvorrichtung erzeugten Mikrowellen empfängt und ein elektrisches Mikrowellenfeld erzeugt, dass sie die von der Elektronenstrahlen-Aussendevorrichtung erzeugten Elektronenstrahlen beschleunigt und dass sie die Ausrichtung der beschleunigten Elektronenstrahlen so durchführt, dass Röntgenstrahlen ausgesendet werden; eine Synchronvorrichtung, die ein Synchronimpulssignal erzeugt; und eine Strahlen-Schnellaussendevorrichtung, die das von der Synchronvorrichtung erzeugte Synchronimpulssignal empfängt, wobei die Mikrowellenvorrichtung schon vor dem Betrieb der Elektronenstrahlen-Aussendevorrichtung arbeitet und aufgrund des Synchronimpulssignals Mikrowellen erzeugt und die Strahlen-Schnellaussendevorrichtung die Elektronenstrahlen-Aussendevorrichtung so steuert, dass sie Elektronenstrahlen aussendet, nachdem die Leistung der von der Mikrowellenvorrichtung erzeugten Mikrowellen einen stabilen Zustand erreicht hat, sodass die Beschleunigungsvorrichtung Röntgenstrahlen aussendet.
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Wenn der Stehwellen-Elektronenlinearbeschleuniger arbeitet, werden ein Befehl zum Anlegen einer Hochspannung und ein Strahlenaussendebefehl getrennt. Das System gibt zunächst den Hochspannungsanlegebefehl, und das Mikrowellen-Energiesystem beginnt zu arbeiten, das heißt, ein Modulator erzeugt eine Hochspannung, wenn die Steuervorrichtung den Hochspannungsanlegebefehl gibt. Die Impulshochspannung wird mit einem Impulstransformator auf die Magnetron-Impulshochspannung erhöht. Das Magnetron erzeugt Mikrowellen unter der Impulshochspannung. Die Mikrowellen erreichen die Beschleunigungsröhre über ein Mikrowellen-Übertragungssystem und erzeugen in der Beschleunigungsröhre ein elektrisches Stehwellen-Beschleunigungsfeld. Die AFC-Frequenzstabilisierungsvorrichtung beginnt zu arbeiten, sodass die Mikrowellen-Ausgangsfrequenz des Magnetrons mit der Eigenfrequenz der Beschleunigungsröhre übereinstimmt und das gesamte System allmählich einen stabilen Mikrowellenleistungszustand erreicht. Das Steuersystem gibt aufgrund der angelegten Spannung einen Strahlenaussendebefehl aus, und das Elektronenstrahlkanonen-Energiesystem beginnt zu arbeiten, das heißt, die Elektronenstrahlkanonen-Triggersteuervorrichtung erzeugt aufgrund des Strahlenaussendebefehls einen Elektronenstrahlkanonen-Triggerimpuls. Eine Elektronenstrahlkanonen-Impulsenergiequelle erzeugt mit dem Elektronenstrahlkanonen-Triggerimpuls einen Elektronenstrahlkanonen-Impuls. Und die Spannung des Elektronenstrahlkanonen-Impulses wird erhöht, sodass von einem Elektronenstrahlkanonen-Impulstransformator ein Elektronenstrahlkanonen-Hochspannungsimpuls erzeugt wird, der dann an die Elektronenstrahlkanone angelegt wird, um einen Elektronenstrahlenstrom zu erzeugen. Der Elektronenstrahlenstrom wird von dem stabilen elektrischen Stehwellen-Beschleunigungsfeld in der Beschleunigungsröhre beeinflusst und wird so beschleunigt und ausgerichtet, dass eine stabile Dosisleistung entsteht.
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Die Ansprechgeschwindigkeit bei dem erfindungsgemäßen Stehwellen-Elektronenlinearbeschleuniger hängt von dem Elektronenstrahlkanonen-Stromversorgungssystem und nicht von dem Mikrowellen-Stromversorgungssystem ab. Das gesamte System hat eine Schnellansprechfunktion durch Anlegen einer Hochspannung an die Elektronenstrahlkanone, um das Merkmal „schnelles Ansprechen“ zu erzielen. Bei Versuchen liegt die Zeit vom Ausgeben eines Strahlenaussendebefehls bis zur Stabilisierung der von dem Beschleuniger ausgesendeten Röntgenstrahlen bei dem erfindungsgemäßen schnell-ansprechenden Stehwellen-Elektronenlinearbeschleuniger bei 100 ms.
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Der erfindungsgemäße schnell-ansprechende Stehwellen-Elektronenlinearbeschleuniger kann die Arbeitsweise der Elektronenstrahlkanone exakt steuern, da der Prozess des Aussendens der Röntgenstrahlen von der Elektronenstrahlkanonen-Stromquelle gesteuert wird, sodass Röntgenstrahlen mit einer Mikrodosis erzeugt werden können. Und die Anwendung der Mikrodosis-Röntgenstrahlen auf dem Gebiet der Strahlenmedizin ist sehr aussichtsreich. Durch exaktes Steuern der Strahlendosis können das Ausnutzungsverhältnis und die Effektivität der Strahlendosis so verbessert werden, dass eine übermäßige oder falsche Bestrahlung eines Patienten verringert wird.
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Die Erfindung stellt weiterhin ein Schnellprüfsystem für Container und Container-Lastkraftwagen zur Verfügung. Der vordere Teil des Fahrzeugs kann mit dem erfindungsgemäßen schnell-ansprechenden Stehwellen-Elektronenlinearbeschleuniger als Strahlungsquelle effektiv umgangen werden, und der Bereich der Fahrerkabine des Lastkraftwagens kann in einer Weise gründlich geprüft werden, dass die Sicherheit des Fahrers gewährleistet wird, wobei eine hohe Gesamt-Effektivität der Prüfung erzielt werden kann. Das Container-/Containerlastkraftwagen-Schnellprüfsystem kann insbesondere mittels der erfindungsgemäßen Schnellansprechfunktion eine Fahrzeugschlange kontinuierlich und schnell prüfen. Die Fahrzeugschlange kann mit einer Prüfstrecken-Durchfahrgeschwindigkeit von 1 - 4 m/s geprüft werden, wodurch die Fahrzeugprüfleistung erhöht wird. Und die Zeit zum Prüfen eines Container-Lastkraftwagens wird von bisher 2 - 3 Minuten auf nunmehr 10 Sekunden oder weniger verkürzt.
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Der erfindungsgemäße Stehwellen-Elektronenlinearbeschleuniger als Strahlungsquelle kann auch für ein Strahlungssystem verwendet werden, an das die spezielle Anforderung einer partiellen Bestrahlung von Produkten auf einem Transportband (transmission line) gestellt wird, wodurch das Problem gelöst wird, dass bei einem bestimmten Produkt, das nicht geteilt werden kann, der eine Teil bestrahlt werden soll, während der andere Teil nicht bestrahlt werden soll.
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Figurenliste
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Diese und/oder weitere Aspekte und Vorzüge der vorliegenden Erfindung dürften anhand der nachstehenden detaillierten Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen besser verständlich werden.
- 1 ist ein Blockdiagramm der Komponenten eines herkömmlichen Beschleunigers.
- 2 ist ein Zeitdiagramm, das dem herkömmlichen Beschleuniger von 1 entspricht.
- 3 ist ein Blockdiagramm der Komponenten eines Beschleunigers nach einem Aspekt der Ausführungsform.
- 4 ist ein Zeitdiagramm, das der Strahlen-Schnellaussendevorrichtung von 3 entspricht.
- 5 ist ein Steuerlogik-Diagramm des Beschleunigers, bei dem die Röntgenstrahlen mit dem konstanten Impuls von 3 ausgesendet werden.
- 6 ist eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Beschleuniger-Installationseinstellvorrichtung.
- 7 ist eine schematische Darstellung entlang der Linie A - A von 6.
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Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
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Nachstehend werden die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung näher beschrieben, deren Beispiele in den beigefügten Zeichnungen erläutert sind, wobei ähnliche Bezugssymbole stets ähnliche Elemente bezeichnen. Die Ausführungsformen werden nachstehend unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben, um die vorliegende Erfindung zu erläutern.
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3 ist ein Blockdiagramm der Komponenten eines Beschleunigers 200 nach einem Aspekt der Ausführungsform, in dem ein Beschleuniger mit einer Strahlen-Schnellaussendevorrichtung gezeigt ist. Der Beschleuniger kann Röntgenstrahlen so aussenden, dass sie für ein Ladungsprüfsystem auf der Straße oder im Hafen für eine Röntgenstrahlenprüfung eines beweglichen Objekts, wie etwa eines fahrenden Fahrzeugs usw., verwendet werden können. In 3 weist ein erfindungsgemäßer Stehwellen-Linearbeschleuniger Folgendes auf: eine Mikrowellenvorrichtung 12 mit einem Magnetron, das so gestaltet ist, dass es Mikrowellen erzeugt; eine Elektronenstrahlen-Aussendevorrichtung, wie etwa eine Elektronenstrahlkanone und dergleichen, die so gestaltet ist, dass sie Elektronenstrahlen aussendet, die durch einen Hochspannungsimpuls getriggert werden; eine Beschleunigungsvorrichtung, wie etwa eine Beschleunigungsröhre 7 und dergleichen, die so gestaltet ist, dass sie die Mikrowellen, die von dem Magnetron 4 erzeugt werden und über ein Mikrowellen-Übertragungssystem übertragen werden, empfängt, um ein elektrisches Mikrowellenfeld zu erzeugen, dass sie die von der Elektronenstrahlkanone 6 erzeugten Elektronenstrahlen mit dem elektrischen Mikrowellenfeld beschleunigt und dass sie die Ausrichtung der beschleunigten Elektronenstrahlen so durchführt, dass Röntgenstrahlen mit einer stabilen Dosis ausgesendet werden; eine Synchronvorrichtung, die in einem Steuersystem 1 vorgesehen ist, zum Erzeugen eines Synchronimpulssignals, das für die Mikrowellenvorrichtung 12 verwendet werden kann, damit die Mikrowellenvorrichtung 12 Mikrowellen mit einer entsprechenden Frequenz erzeugt; und eine Strahlen-Schnellaussendevorrichtung 11 zum Empfangen des von der Synchronvorrichtung erzeugten Synchronimpulssignals. Erfindungsgemäß arbeitet die Mikrowellenvorrichtung 12 schon vor dem Betrieb der Elektronenstrahlkanone 6 und erzeugt Mikrowellen, und die Strahlen-Schnellaussendevorrichtung 11 steuert die Elektronenstrahlkanone 6 so an, dass sie Elektronenstrahlen erst aussendet, nachdem die von der Mikrowellenvorrichtung 12 erzeugte Mikrowellenleistung einen stabilen Zustand erreicht hat, sodass die Beschleunigungsvorrichtung Röntgenstrahlen aussendet.
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Weiterhin kann die Strahlen-Schneltaussendevorrichtung 11 eine Elektronenstrahlkanonen-Triggersteuervorrichtung 8 und eine Impulsvorrichtung zwischen der Synchronvorrichtung und der Elektronenstrahlkanone 6 aufweisen, wobei die Impulsvorrichtung eine Impulsstromquelle 9 und einen Impulstransformator 10 aufweist. Die Elektronenstrahlkanonen-Triggersteuervorrichtung empfängt das von der Synchronvorrichtung in dem Steuersystem 1 ausgesendete Synchronimpulssignal und ein Aktivierungssignal zum In-Betrieb-Setzen der Elektronenstrahlkanone 6, wobei das Aktivierungssignal aufgrund des Lokalmaschinen-Strahlenaussendebefehls von dem Steuersystem 1 ausgegeben werden kann, aber auch mit einem externen Strahlenaussendebefehl von einem anderen externen Betriebssystem aufgrund des von dem Magnetron 4 erzeugten stabilen Mikrowellenleistungszustands ausgegeben werden kann. Alternativ kann es ausgegeben werden, wenn beide Bedingungen vorliegen. Wenn das Aktivierungssignal ausgegeben wird, wird die Impulsstromquelle 9 in Betrieb gesetzt, um ein erstes Impulssignal zu erzeugen. Der Impulstransformator 10 wandelt das von der Impulsstromquelle 9 erzeugte erste Impulssignal in einen ersten Hochspannungsimpuls um, sodass die Elektronenstrahlkanone 6 von der ersten Hochspannung der Elektronenstrahlkanone 6 so angesteuert wird, dass sie Elektronenstrahlen aussendet.
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Die Mikrowellenvorrichtung 12 weist weiterhin eine Mikrowellen-Impulsvorrichtung, eine Mikrowellenquelle, wie etwa das Magnetron 4 und dergleichen, und ein Mikrowellen-Übertragungssystem auf. Die Mikrowellen-Impulsvorrichtung weist einen Modulator 2 und einen Impulstransformator 3 auf. Der Modulator 2 empfängt ein System-Synchronimpulssignal der Synchronvorrichtung und erzeugt ein zweites Impulssignal. Der Impulstransformator 3 wandelt das zweite Impulssignal in einen zweiten Hochspannungsimpuls zum Ansteuern des Magnetrons um. Das Magnetron empfängt den zweiten Hochspannungsimpuls und erzeugt ein Mikrowellensignal. Das Mikrowellen-Übertragungssystem überträgt die Mikrowellen zu einer Beschleunigungsröhre 6, um in der Beschleunigungsröhre 6 ein elektrisches Mikrowellenfeld zu erzeugen. Die Mikrowellenvorrichtung 12 weist weiterhin eine AFC-Frequenzstabilisierungsvorrichtung 5 (AFC: automatische Frequenzregelung) auf. Die AFC-Frequenzstabilisierungsvorrichtung 5 ist so gestaltet, dass sie eine Mikrowellen-Ausgangsfrequenz der Mikrowellenquelle mit einer Hochspannungsimpulsfrequenz (d. h. der Eigenfrequenz) der Beschleunigungsvorrichtung zum Ansteuern der Elektronenstrahlkanone 10 in Übereinstimmung bringt.
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Nachstehend wird die Funktionsweise des erfindungsgemäßen Stehwellen-Linearbeschleunigers 200 beschrieben.
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Die Synchronvorrichtung in dem Steuersystem 1 erzeugt ein System-Synchronimpulssignal und ein Hochspannungsanlegesignal für den Impulsmodulator 2. Der Impulsmodulator 2 gibt das zweite Impulssignal an den Impulstransformator 3 aus. Der Impulstransformator 3 erhöht die Spannung des zweiten Impulssignals so, dass ein zweiter Hochspannungsimpuls entsteht, der an das Magnetron 4 ausgegeben wird. Das Magnetron 4 erzeugt mit dem zweiten Hochspannungsimpuls Impulsmikrowellen und führt sie der Beschleunigungsröhre 7 über das Mikrowellen-Übertragungssystem zu. Die Mikrowellen erzeugen in der Beschleunigungsröhre 7 ein stabiles elektrisches Stehwellen-Beschleunigungsfeld unter der Steuerung der AFC-Frequenzstabilisierungsvorrichtung 5. Das erste Hochspannungssignal für die Elektronenstrahlkanone 6 wird nun nicht mehr von dem Impulstransformator 3 bereitgestellt. Stattdessen wird das von der Synchronvorrichtung in dem Steuersystem 1 erzeugte Synchronimpulssignal, das die gleiche Phase wie das System hat und mit dem System synchron ist, für die Elektronenstrahlkanonen-Triggersteuervorrichtung 8 bereitgestellt. Die Elektronenstrahlkanonen-Triggersteuervorrichtung 8 gibt das Synchronimpulssignal an die Impulsstromquelle 9 aus, wenn ein Strahlenaussendebefehl (d. h. ein Aktivierungssignal) empfangen wird. Die Impulsstromquelle 9 erzeugt aufgrund des Synchronimpulssignals ein erstes Impulssignal. Und das erste Impulssignal wird von dem Impulstransformator 10 in einen ersten Hochspannungsimpuls für die Elektronenstrahlkanone 6 umgewandelt. Die Elektronenstrahlkanone 6 sendet Elektronenstrahlen unter der Hochspannung des Impulses aus. Die Elektronenstrahlen werden von dem stabilen elektrischen Mikrowellenfeld in der Beschleunigungsröhre 7 beschleunigt, die die Ausrichtung der beschleunigten Elektronenstrahlen zur Erzeugung von Röntgenstrahlen durchführt.
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4 ist ein Zeitdiagramm des in 3 gezeigten Systems. In 4 geht das Magnetron in Betrieb, nachdem das Steuersystem einen Hochspannungsanlegebefehl ausgegeben hat. Der Unterschied zu dem herkömmlichen System besteht darin, dass der erfindungsgemäße Beschleuniger zu diesem Zeitpunkt keinen Röntgenstrahlenstrom-Impuls erzeugt. Nach einer Zeit von normalerweise 10 Sekunden ab dem Zeitpunkt, zu dem das Steuersystem den Hochspannungsanlegebefehl erzeugt, entsteht nach der weichen Inbetriebnahme des Systems und der Inbetriebnahme der AFC-Frequenzstabilisierungsvorrichtung ein stabiles elektrisches Beschleunigungsfeld in der Beschleunigungsröhre. Dabei wird gegebenenfalls ein Strahlenaussendebefehl ausgegeben. Der Strahlenaussendebefehl kann von dem eigenen Steuersystem erzeugt werden, aber er kann auch von einem fremden System erzeugt werden. Der Strahlenaussendebefehl setzt die Impulsenergiequelle 9 mit der Elektronenstrahlkanonen-Triggersteuervorrichtung 8 in Betrieb, und in der Beschleunigungsröhre 7 werden Impuls-Elektronenstrahlen erzeugt, was nur eine Anzahl von Impulsen erfordert, und der Beschleuniger kann einen stabilen Röntgenstrahlimpuls erzeugen.
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Das erfindungsgemäße Container-/Containerlastkraftwagen-Schnellprüfsystem verwendet einen Stehwellen-Linearbeschleuniger 200, der mit einer Strahlen-Schnellaussendevorrichtung versehen ist. Da das zu prüfende Fahrzeug schnell durch die Prüfstrecke fährt und die Sicherheit des Fahrers gewährleistet werden muss, wenn das Fahrzeug geprüft wird, erzeugt der Beschleuniger einen Strahlenaussendebefehl (das Aktivierungssignal zum In-Betrieb-Setzen der Elektronenstrahlkanone), nachdem der vordere Teil des Fahrzeugs umgangen worden ist. Das System erfordert, dass der Beschleuniger 100 ms nach dem Empfang des Aktivierungssignals einen stabilen Impulsstrahlenstrom erzeugt. Den Versuchsdaten zufolge gibt der Beschleuniger 200 einen stabilen Impulsstrahlenstrom aus, nachdem er vier Impulse des Aktivierungssignals von der Elektronenstrahlkanone empfangen hat (wobei das System normalerweise mit 200 Hz und etwa 20 ms arbeitet). Die Fahrzeugprüfleistung wird mit dem Beschleunigungssystem wesentlich erhöht, und die Zeit zum Prüfen eines Container-Lastkraftwagens wird von bisher 2 - 3 Minuten auf nunmehr 10 Sekunden oder weniger verkürzt.
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Das Mikrowellensystem beginnt nicht gleichzeitig mit dem Elektronenstrahlen-Aussendesystem zu arbeiten, das heißt, das Mikrowellensystem beginnt schon vor dem Elektronenstrahlen-Aussendesystem zu arbeiten, und das Beschleuniger-Elektronenstrahlen-Aussendesystem wird durch den Strahlenaussendebefehl aktiviert (die Elektronenstrahlkanone wird aktiviert), damit der Beschleuniger Röntgenstrahlen aussendet, wenn die AFC in Betrieb gesetzt worden ist und stabil arbeitet. Bei Versuchen beträgt die Zeit vom Ausgeben eines Strahlenaussendebefehls bis zur Stabilisierung der von dem Beschleuniger ausgesendeten Röntgenstrahlen etwa 100 ms.
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Die vorliegende Erfindung kann auch für ein Beschleunigungssystem mit fester Impulsstrahlenaussendung verwendet werden. Von der Steuerlogik von 5 kann der Beschleuniger so gesteuert werden, dass er nur mehrere Impulsstrahlenströme aussendet. Da jeder Impulsstrahlenstrom sehr stabil ist, kann der Beschleuniger die Ausgangsdosis relativ genau steuern. Die Verwendung der vorliegenden Erfindung für die Bildgebung und medizinische Behandlung mit Minidosen ist sehr aussichtsreich.
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Nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Beschleuniger-Installationseinstellvorrichtung bereitgestellt, die unter Bezugnahme auf die 6 und 7 beschrieben wird. Die Beschleuniger-Installationseinstellvorrichtung weist Folgendes auf: einen Gehäusekörper 201 mit Strahlenschutzfunktion; einen in dem Gehäusekörper 201 vorgesehenen Stehwellen-Linearbeschleuniger 200; einen hinteren Kollimator 202 mit einem Korrekturblock; einen vorderen Kollimator 203; und eine Dämpfungsvorrichtung 204 zum Dämpfen des festen Beschleunigers 200. Der hintere Kollimator 202 ist angrenzend an den Beschleuniger 200 vorgesehen, und der vordere Kollimator ist in einem Abstand von dem Beschleuniger 200 in Richtung des Aussendens der Strahlungsstrahlen des Beschleunigers 200 vorgesehen. Auf beiden Seiten der Unterseite des Gehäusekörpers 201 sind Führungsschienen 205 in Richtung des Aussendens der Beschleuniger-Strahlungsstrahlen parallel angeordnet, wobei jede Führungsschiene 205 mit einer einstellbaren Dämpfungsvorrichtung 206 versehen ist, die mit dem Beschleuniger 200 verbunden ist. Bei normalem Betrieb fixiert die Dämpfungsvorrichtung 206 den Beschleuniger 200, während die Dämpfungsvorrichtung 206 den Beschleuniger 200 dämpft, wenn er sich bewegt. Der Beschleuniger 200 ist an der Rückseite des Gehäusekörpers 201 vorgesehen, und die Strahlenaussendungsebene seiner Strahlungsstrahlen liegt dem an der Vorderseite des Gehäusekörpers 201 vorgesehenen vorderen Kollimator 203 gegenüber. An der Oberseite des Gehäusekörpers 201 ist ein Bewegungsmechanismus 207 vorgesehen. Der Bewegungsmechanismus 207 ist mit dem hinteren Kollimator 202 verbunden, wobei ein Korrekturblock zwischen dem Beschleuniger 200 und dem vorderen Kollimator 203 vorgesehen ist.
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Bei Reparaturen kann der Bewegungsmechanismus 207 den hinteren Kollimator 202 transportieren, wenn sich der Korrekturblock außerhalb der Führungsschienen 205 befindet, die nebeneinander vom und hinten geradlinig vorgesehen sind. Dann werden die Dämpfungsvorrichtungen 206 gelöst, sodass sich der Beschleuniger 200 entlang den Führungsschienen vorwärts und rückwärts bewegen kann. Der Bewegungsmechanismus 207 der Erfindung weist Folgendes auf: einen Motor 208; eine linke und eine rechte geradlinige Führungsschiene 209; und eine Spindelvorrichtung 210 mit einer Kugelspindelmutter, einer Mutter zum Installieren der Kugelspindel 210, einem Gleitstück für die linke und rechte geradlinige Führungsschiene 209 und einer Gleitplatte 211 für den hinteren Kollimator 202. Die linke und die rechte geradlinige Führungsschiene 209 sind an der Quersprosse 211 an der Oberseite des Gehäusekörpers 201 befestigt. Der Motor 208 ist an einem Ende der linken und rechten geradlinigen Führungsschiene 209 vorgesehen. Die Schraubenwelle der Spindelvorrichtung 210 ist mittels einer Kupplung drehbar mit dem Motor verbunden. Der hintere Kollimator 202 mit dem Korrekturblock ist an einem unteren Ende der linken und rechten geradlinigen Führungsschiene 209 mittels eines Führungsschienen-Gleitstücks aufgehängt, das an die linke und rechte geradlinige Führungsschiene 209 mit der Gleitplatte 211 angepasst ist, und die Gleitplatte 211 ist mit der Kugelspindel 210 verschraubt.
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Nachstehend wird der Vorgang des Bewegens des erfindungsgemäßen Beschleunigers beschrieben.
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Bei normalem Betrieb sollten der Beschleuniger 200, der hintere Kollimator 202 mit dem Korrekturblock und der vordere Kollimator 203 auf derselben Linie liegen. Der hintere Kollimator 202 mit dem Korrekturblock ist zwischen dem Beschleuniger 200 und dem vorderen Kollimator 203 vorgesehen. Der Abstand von dem vorderen Teil des Beschleunigers 200 bis zu dem hinteren Kollimator 202 mit dem Korrekturblock beträgt nur 20 mm, und der Abstand von dem hinteren Teil des Beschleunigers 200 bis zu dem hinteren Teil des Gehäusekörpers 201 beträgt nur 16 mm, was etwa 500 mm Platz an der Vorder- und Rückseite spart, der für Reparaturen an dem Beschleuniger 200 benötigt wird. Der Beschleuniger 200 ist an der Dämpfungsvorrichtung 206 befestigt. Bei normalem Betrieb kann mit dem Motor 208 dadurch eine Leuchtdichte-Korrektur erreicht werden, dass er den von der Kugelspindel 210 angetriebenen hinteren Kollimator 202 mit dem Korrekturblock auf der linken und rechten geradlinigen Führungsschiene 209 bewegt.
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Bei einer Reparatur bewegt der Motor 208 mittels der Kugelspindel 210 die Gleitplatte 211 und den unter der Gleitplatte 211 aufgehängten hinteren Kollimator 202 mit dem Korrekturblock zu dem Endteil der linken und rechten geradlinigen Führungsschiene 209. Der hintere Kollimator 202 mit dem Korrekturblock wird so angetrieben, dass er sich gänzlich von der Vorderseite des Beschleunigers 200 weg bewegt und sich außerhalb der vorderen und hinteren geradlinigen Führungsschiene 205 befindet. Dabei entsteht an der Vorderseite des Beschleunigers 200 ein Reparaturplatz von 510 mm, der den Platzbedarf für Reparaturen des Beschleunigers 200 an der Vorderseite befriedigen kann. Wenn der hintere Teil des Beschleunigers 200 repariert wird, kann die Verbindung der Dämpfungsvorrichtung 206 mit dem Beschleuniger 200 gelöst werden, und der Beschleuniger 200 wird entlang der in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung nebeneinander angeordneten Führungsschienen 205 nach vorn geschoben. Dabei entsteht am hinteren Teil des Beschleunigers 200 ein Prüfplatz von 526 mm, der den Prüfplatzbedarf an der Rückseite des Beschleunigers 200 befriedigen kann.
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Man beachte, dass gemäß der technischen Lösung der vorliegenden Erfindung die Spindelvorrichtung 210, der Bewegungsmechanismus 207, die in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung nebeneinander angeordneten Führungsschienen 205 und dergleichen durch andere geeignete Mittel ersetzt werden können. Beispielsweise kann die Spindel 210, die eine schraubenförmige Bewegung durchführt, durch einen von einem Hydraulikdruck-Ölzylinder angetriebenen Hydraulikdruck-Ölzylinder-Bewegungsmechanismus, einen Zahnrad-Zahnstangen-Bewegungsmechanismus und dergleichen ersetzt werden, oder die geradlinige Bewegung des Bewegungsmechanismus 207 kann durch eine Drehung entlang einer Gehängewelle des Beschleunigers 200 ersetzt werden, sodass der hintere Kollimator 200 mit dem Korrekturblock vollständig von der Vorderseite des Beschleunigers 200 weg bewegt werden kann, oder die in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung nebeneinander angeordneten Führungsschienen 205 können durch Laufrollen ersetzt werden. Insgesamt liegen alle diese Merkmale, die für die vorliegende Erfindung verwendet werden könnten, wenn Fachleute auf dem Gebiet die Beschreibung der Erfindung lesen, innerhalb des Schutzumfangs der Erfindung.
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Zwar sind Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dargestellt und beschrieben worden, aber Fachleuten auf dem Gebiet dürfte klar sein, dass Änderungen an diesen Ausführungsformen vorgenommen werden können, ohne von den Grundsätzen und dem Grundgedanken der Erfindung abzuweichen, deren Schutzumfang in den Ansprüchen und ihren Entsprechungen definiert ist.